Научные основы оценки горизонтальной структуры древостоев для повышения их устойчивости и продуктивности

Вайс, Андрей Андреевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Научные основы оценки горизонтальной структуры древостоев для повышения их устойчивости и продуктивности
ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Научные основы оценки горизонтальной структуры древостоев для повышения их устойчивости и продуктивности"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ДРЕВОСТОЕВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИХ УСТОЙЧИВОСТИ И ПРОДУКТИВНОСТИ (НА ПРИМЕРЕ НАСАЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ И ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ)

06.03.02 - Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация

На правах рукописи

Вайс Андрей Андреевич

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

П 3 АПР 2014

005546817

Красноярск - 2014

005546817

Работа выполнена в Федеральном Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего и профессионального образования «Сибирский государственный технологический университет»

Официальные оппоненты:

Нагимов Зуфар Ягфарович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, директор Института леса и природопользования, заведующий кафедрой лесной таксации и лесоустройства ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет»;

Парамонов Евгений Григорьевич,

доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник лаборатории водных и ландшафтных исследований и природопользования

ФГБУН Института водных и экологических проблем СО РАН;

Фарбер Сергей Кимович

доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории таксации и лесопользования ФГБУН Института леса им. В.Н, Сукачева СО РАН.

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»

Защита состоится «9» июня 2014 года в 10® часов на заседании диссертационного совета Д 212.253.03 в Сибирском государственном технологическом университете по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82, ФГБОУ ВПО «СибГТУ» Факс: (391) 266-03-90 E-mail: nvnfesibstu.kts.m Сайт: http//www.sibstu.kts.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Автореферат разослан « X » лмрТа 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, канд. с-х. наук, доцент --М.В. Репях

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Результаты исследований соответствуют актуальным целям, поставленных государством в области развития науки и технологий (развитие и применение технологий, обеспечивающих сохранение экологических функций и их биологическое разнообразие, имитирующие их естественную динамику, а также формирование многопородных насаждений; развитие научно-методической базы исследований в области системной и структурной биологии; в области рационального природопользования создание новых технологий изучения углеводородных ресурсов).

Проблема повышения продуктивности, биоразнообразия и поддержания устойчивости могут быть разрешены, в том числе дальнейшим развитием представлений об объектах лесной таксации и углублением исследований о структурной организации древостоев.

Переход на уровень растущего дерева позволяет получить дополнительную информацию о лесоводственно-таксационных особенностях роста древостоев и разработать целый ряд новых технологий, прежде всего в области рубок ухода. Кроме этого, лесоводственное направление развития лесного хозяйства нуждается в специфичной нормативной базе, учитывающей не только динамику хода роста насаждений (таблицы хода роста) или абстрагированные размеры деревьев (объемные таблицы). Особую актуальность приобретают нормативы, где помимо количественных и качественных параметров насаждений учитываются конкурентные условия растущих деревьев.

Рост дерева зависит от минерального питания, поступления влаги, инсоляции, климата и т.д. При этом древесное растение является объектом стационарным и необходимо учитывать данный факт при изучении ростовой устойчивости и продуктивности насаждений.

Степень разработанности. Вопросы использования микроструктурного анализа насаждений была поднята зарубежными учеными в 60-70-х годах прошлого века. Задачей исследований являлось применение «конкурентных» показателей в моделировании и оптимизации структуры древостоев.

Аналитический обзор показал, что в научных публикациях широко представлены вопросы в области изучения структуры древостоев, пространственной организации насаждений, конкурентных взаимоотношений, горизонтальной структуры полога древостоев. Однако, как правило, в статьях представлены и решаются локальные задачи.

Впервые для лесов Сибири на полевом материале, учитывающим микроструктурные особенности насаждений различного состава, возраста, полноты, предложена система ведения лесного хозяйства на небольших арендованных участках с целью повышения продуктивности и устойчивости древостоев.

Цель исследований. Основной целью исследования является разработка новых научных подходов к организации хозяйства, таксации древостоев и растущих деревьев на основе теоретической гипотезы о структурной организации древостоев.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели выполнены следующие задачи:

разработана схема и выполнена оценка структурной организации

древостоя;

- составлена система классификации деревьев с учетом горизонтальной структуры древостоев;

- реализована методика оптимизации густоты насаждений;

- изучена динамика роста светлохвойных и темнохвойных насаждений на основе их горизонтальной структуры;

- получены модели для таксации растущих деревьев под влиянием социальных условий;

- составлена методика разработки объемных таблиц с учетом социального положения деревьев в древостое.

- представлена система организации и ведения устойчивого лесопользования на основе полученных результатов.

Научная новизна. Научная новизна работы состоит в том, что впервые на основе микроструктурного подхода к таксации растущих деревьев и древостоев:

- Выявлено, что растущее дерево в соответствии с принципом «континуума» может рассматриваться в контексте социально-конкурентных условий.

- Показано, что горизонтальная структура древостоя слагается из двух составляющих: размещения растений на территории и структуры полога. В минимальной «социальной»* группе на уровне растущего дерева характеристиками являются: зона влияния, число «соседних» деревьев, площадь роста, индексы конкуренции, среднее расстояние, сомкнутость полога. Результаты исследований биогрупп или минимальных «социальных» групп на уровне растущего дерева идентифицируют древостой как совокупность микросвязей и взаимодействий, не нарушая парадигму «континуума».

Теоретическая и практическая значимость. Теоретическое значение выполненной работы заключается в использовании микроструктурного анализа для обоснования перехода на уровень растущего дерева.

Практическая значимость исследования обусловлена составлением нормативов локального и регионального значения; выполнением апробации нового метода по таксации древостоев; получением моделей для определения морфолого-таксационных показателей насаждений; разработкой методик классификации и отбора деревьев, а также рекомендаций к проведению рубок ухода для различных районах Сибири; предложена схема организации хозяйства на основе микроструктурного анализа древостоев.

Методология и методы исследования. Применение методологического аппарата позволило изучить структурную организацию древостоя, и установить уровни связи между элементами и показателями организации и морфолого-таксационными параметрами растущих деревьев и древостоев в статике и динамике. Решение проблемы изучения древостоев как системы позволило получить целый ряд теоретических и прикладных результатов для таксации и организации устойчивого лесопользования.

* «социальная» синоним минимальная группа

древостоев и оптимизации горизонтальной структуры. С учетом динамики роста древостоев установлено, что рубки ухода для сохранения устойчивости насаждений должны соответствовать «природному отпаду». Разработаны модели и нормативы для таксации растущих деревьев с учетом их социальных условий. Предлагается система организации и ведения лесного хозяйства на основе микроструктурного подхода.

Положения, выносимые на защиту.

1. В системе древостой могут быть выделены следующие структурные элементы: естественные (биогруппы) и социальные (социальные группы).

2. При оценке структурной организации древостоя целесообразно учитывать социальные условия между растениями.

3. Исследования структурных особенностей на уровне растущего дерева позволяет выполнить количественную оптимизацию древостоя по числу стволов.

4. Метод многоугольной выборки, применяемый для таксации выделов, соответствует предлагаемому представлению о структурной организации древостоя.

5. Модели и нормативы для таксации растущих деревьев с учетом социального положения позволяют использовать их при изучении роста деревьев и назначении хозяйственных мероприятий в древостоях.

6. Организация и ведение устойчивого лесопользования на арендованных небольших участках возможны на основе микроструктурного анализа древостоя.

Степень достоверности результатов подтверждается многолетними наблюдениями на постоянных пробных площадях (5-30 лет), достаточным и достоверным объемом исходных данных, которые были обработаны с применением методов математической статистики и использованием стандартных компьютерных программ, а также составленных алгоритмов обработки (расчет площадей роста, вычисление параметров метода многоугольной выборки).

В основу исследований и полученных результатов положен следующий объем экспериментального материала:

- 75 пробных площадей с картированием на них 18314 шт. деревьев;

Длительные наблюдения проводились на ряде координатных постоянных

пробных площадях (ППП):

- сосновый древостой (1968, 1972,1977, 1984, 1991, 1997 годы);

- 2 ППП в сосновых древостоях (1995/2005 годы);

- 3 ППП в пихтовых древостоях (1991/2005 годы);

- 11 ППП в сосновых древостоях (1973/1991 годы).

Временные координатные круговые площадки - 314 шт.

Модельные деревья - 596 шт.

У растущих деревьев были измерены и определены морфолого-пространственные показатели.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на внутривузовских, региональных, всероссийских и международных конференциях (см. ниже).

Публикации. Содержание диссертационной работы и защищаемые положения изложены в 116 публикациях, в том числе в двух монографиях, 5 -учебных пособиях, 109 статьях, в том числе 18 по перечню ВАК.

Объект и предмет исследования. В качестве объекта исследований были взяты светлохвойные (сосновые) и темнохвойные (пихтовые, кедровые) насаждения. Древостой имели различную возрастную и горизонтальную структуру, строение, полноту и условия произрастания. Сравнение таких насаждений указывает на принципиально различные условия их роста и развития.

Леса Сибирского региона характеризуются разнообразием возрастной структуры и воздействием целого комплекса экологических факторов. Всё это обуславливает формированию в сибирских лесах различных по структуре древостоев.

Предметом исследования являлась горизонтальная структура древостоя и организация хозяйства на базе микроструктурного анализа.

Личный вклад автора. Исходный материал, использованный в диссертационной работе, был собран лично автором, под его руководством или с его участием. Часть полевого материала была предоставлена сотрудниками кафедры лесной таксации, лесоустройства я геодезии СибГТУ. Обработка, анализ и выводы выполнены лично автором.

В сборе материала принимали участие студенты-дипломники, а также научные сотрудники и преподаватели кафедры лесной таксации, геодезии и лесоустройства (C.JI. Шевелев, В.В. Гончарук, A.C. Смольянов, Г.К. Субочев, Ю.В. Селиванов, В.И. Пчелинцев, С.Г. Подвербных) автор благодарит их за совместную работу.

Выражаю глубокую признательность В.В. Кузьмичеву, Г.К. Субочеву, A.C. Смольянову, C.JI. Шевелеву за предоставление части первичного полевого материала и консультационную помощь в написании и обсуждении диссертации.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения, списка литературы (611 источников) и 8 приложений. Работа изложена на 418 страницах, иллюстраций - 48, таблиц - 55.

1 Актуальность проблемы

Вопросы, связанные с изучением древесных ценозов, постоянно находятся в поле зрения ученых. Выявление закономерностей присущих тем или иным из лесных объектов, являются базой для проектирования хозяйственных мероприятий, решения экологических проблем. Ценоз, как часть биогеоценоза, остается важным объектом, как для человека, так и для природы в целом.

Ученые-лесоводы считали изучение пространственной структуры важной составляющей: Н.В. Третьяков (1952), В.Ф. Лебков (1967), Г.Ф. Морозов (1970), В.Н. Сукачев (1972), В.В. Мазинг (1973), В.В Плотников (1979), В .Я. Каплунов (1986), Д.М. Шмивеля (1986), И.В. Карманова и др. (1987). Многие исследователи утверждают, что групповой характер сложения некоторых древостоев является их естественным условием формирования и развития (Н.Т. Смирнов (1969), В.Т. Внучков (1976), М.А. Проскуряков (1983), B.C. Ипатов (1985)) и др.

Описание структурной организации однородного объекта леса (фитоценоза, насаждения, древостоя) нашло отражение в работах таксаторов, фитоценологов, лесоводов: М.М. Орлова (1929), Н.В. Третьякова (1952), П.П. Изюмского и др. (1971), Т.А. Работнова (1978), Н.В. Дылиса (1978), А.П. Тяберы (1980), Н.П. Анучина (1982), А.И. Бузыкина и др. (1983), Н.П. Курбатского, И.В. Семечкина (1984),

Б.M. Миркина, Г .С. Розенберга, JI.F. Наумова (1989), A.A. Маслова (1990),

О.В. Смирнова и др. (1994), Н.С. Санникова, C.B. Ильчукова (2003), Е.И. Локосова

(2004), А.И. Широкова (2005) и др.

Элементарным объектом таксации леса является растущее дерево. Растущее дерево в ценозе - это, наряду с самостоятельным объектом оценки, ещё и то пространство, которое оно занимает как фактор роста (площадь роста), питания (площадь питания); конкуренции (индексы конкуренции) и среды (коэффициенты влажности, света, температуры). Такой взгляд на древостой поддерживает ряд ученых: A.A. Корчагин (1976), В.В. Плотников (1979), Б.М. Миркин (1985), B.C. Ипатов, JI.A. Кирикова (1985), В.В. Мазинг(1988); В.А. Усольцев (2013).

2 Методы исследования структурной организации древостоев

При проведении исследований как научных, так и производственных основным способом организации наблюдений за лесными объектами является метод пробных площадей. При безусловном преимуществе метода пробных площадей он имеет и ряд недостатков, связанных с одной стороны с высокой трудоёмкостью данного метода, а с другой стороны с ограниченностью учета всего разнообразия лесорастительных условий. Второй недостаток позволяет устранить метод круговых площадок [Вайс, Кузьмичев, Субочев, 1999].

В диссертации представлены и изложены методы закладки пробных площадей различного назначения, площадок, картирования растущих деревьев и анализа с учетом горизонтальной структуры древостоев.

Согласно отраслевому лесорастительному районированию (пр. Министерства сельского хозяйства РФ от 4 февраля 2009 г. №37) районы исследований соответствовали следующим зонам и районам (таблица 1).

Оценка ростовых процессов на уровне растущего дерева с использованием промежуточных структур не противоречит парадигме «continuum» о непрерывности древостоя, является исторически обоснованной и научно оправданной. Изучение размерных процессов на уровне растущего дерева расширяет понятийный аппарат ценотических исследований, и позволяет выявить новые закономерности.

В связи с переходом к устойчивому управлению лесами должны изменяться и теоретические подходы к изучению структурной организации древостоя. На повестке дня стоят задачи исследования структурных элементов древостоя с точки зрения повышения устойчивости экосистем. Структурная организация древостоя, безусловно, является одним из элементов устойчивого состояния экосистем. Растительное сообщество с точки зрения мозаичности на верхнем уровне можно разделить иа гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные). В зависимости от типа мозаичности, выделяют основные и структурные промежуточные элементы. Если к основным структурным элементам на ценотическом уровне относят растущее дерево и древостой, то к промежуточным структурам причисляют ценноячейки, биогруппы, ценомы, куртины, парцеллы и т.д. Авторская точка зрения состоит в том, что в любом ценозе можно выделить промежуточные структуры, которые мы называем минимальной «социальной» группой. Центром такого образования является произвольно растущее дерево и ближайшие по радиусу «соседи», то есть деревья, находящиеся с ним в

непосредственном взаимодействии (геоботанический метод ближайшего соседа). Данные промежуточные элементы, с одной стороны являются искусственными, поскольку не обладают внешней физиономичностью, но, с другой стороны, они естественны по причине того, что в наибольшей степени взаимодействие проявляется между ближайшими деревьями. При этом сохраняется уровень индивидуума (дерева) и поддерживается принцип непрерывности (континиуума).

Таблица 1 - Перечень лесорастительных зон и районов исследований

Номер Лесорастительные зоны и районы Состав лесорастительных зон по входящим в них лесным районам

Таежная зона

) Западно-Сибирский равнинный таежный район Енисейский район (Красноярский край)

2 Приангарский район Абанский, Казачинский районы (Красноярский край)

3 Восточно-Сибирский таежный мерзлотный район Ленский район (Республика Саха)

Лесостепная зона

4 Западно-Сибирский подтаежно-лесостепной район Сузунский лесной район (Новосибирская область)

5 Среднесибирский подтаежно-лесостепной район Боготольский, Большемуртинский, Емельяновский, Пировский, Шарыповский районы (Красноярский край)

6 Забайкальский лесостепной район Газимур-Заводский район (Читинская область)

Южно-Сибирская горная зона

7 Алтае-Саянский горнотаежный район Балахтинский район (Красноярский край) Аскизский район (республика Хакасия)

8 Забайкальский горномерзлотный район Карымский район (Читинская область)

На основе вышеназванных особенностей мозаики растительных сообществ, была разработана схема организации древостоев с однородной и неоднородной структурой (рисунок 1).

Все элементы ценотической организации были терминологически определены применительно к пространственной структуре.

Древостой - совокупность деревьев, произрастающих на однородном участке и характеризующаяся множеством таксационных показателей (ОСТ 56108-98).

Растущее дерево - это первичный элемент древостоя, которое характеризуется совокупностью морфологических признаков, произрастающее на единичной площади древостоя и взаимодействующее с соседними деревьями.

Древостой и растущее дерево - это основные элементы структурной организации. Автор выделяет и промежуточные структурные единицы в

Основной элемент Структурный промежуточный элемент Первичный (основной) элемент

Схема структурной организации однородного древостоя

Древостой Минимальная «социальная» группа Растущее дерево

Схема структурной организации неоднородного древостоя

Древостой Биогруппа, Минимальная «социальная» группа Растущее дерево

Рисунок 1 - Схема структурной организации древостоя

зависимости от степени гомогенности древостоя.

Биогруппа - это образование, связанное с процессом формирования древостоя под воздействием внешних (лесные пожары, климатические условия) и внутренних (не социальных) факторов [Вайс, 2002]. Сосновые древостой, сформированные под влиянием лесных пожаров, автор разделил на следующие структурные единицы: обособленные биогруппы, биогруппы-цепочки (1-2 дерева) и отдельные деревья. Биогруппы характеризуются структурой, составом, происхождением и морфологией.

Минимальная «социальная» группа (статистически обоснованная группа) - это искусственное образование, выделяемое в древостоях любой структурной организации (однородные и неоднородные). Она включает в себя растущее (центральное) дерево и ближайшие по радиусу «соседние» деревья. Пространственная группа характеризуется средним расстоянием от центрального дерева до ближайших особей. При этом сохраняется уровень растущего дерева, а значит, основной характеристикой является морфология растения.

Предлагаемая схема структурной организации древостоев не нарушает парадигму континуума (непрерывности) растительного сообщества и соответствует современному взгляду на лес как на мозаично-ярусную структуру.

Любому изучению объекта предшествует исследование методологических систем познания. В качестве основы изучения был использован метод системного анализа. Система «Древостой» рассматривается как набор элементов, имеющих определенные свойства, и набор связей между элементами и их свойствами (биогруппа, минимальная «социальная» группа, растущее дерево). Особенностями системы «Древостой» является стационарность и динамика элементов системы.

3 Природные условия района исследования. Таксационные и пространственные характеристики древостоев

Характеристикой качества условий местопроизрастания является совокупность природных факторов. Подробный анализ климатических и лесорастительных условий представлен для районов исследований.

Важным является вопрос изучения таксационной характеристики насаждений, в которых исследуется мозаичность, структурная организация и рост отдельных (растущих) деревьев. Насаждения характеризовались разнообразием

качества условий местопроизрастания (1-У бонитет), возрастной структурой (от одновозрасгных до разновозрастных) и формой (простые, сложные). Исследования проводились в наиболее представленных типах леса (лишайниковых, разнотравных и зеленомошниковых). Изучались древостой преимущественно максимальной (нормальной) и модальной продуктивности.

Исследуемые насаждения характеризовались максимальным разнообразием типов возрастной структуры. Результаты позволили констатировать, что даже в простых, одноярусных чистых светлохвойных древостоях сложно встретить деревья одного возраста, и при переходе на уровень растущего дерева необходимо учитывать возрастную стадию древесного растения.

Поскольку пробные площади в большинстве случаев закладывались в нормальных по продуктивности, максимально густых древостоях, размещение деревьев носило случайный характер. Оценка мозаики растений производилась способом «относительной дисперсии» и нулевых площадок. Тип размещения деревьев в значительной степени зависел от среднего расстояния между деревьями и, начиная с 4,5-5,0 м характер агрегации менялся от случайного к групповому. Горизонтальная структура древостоев характеризовалась значительным разнообразием размещения деревьев. Максимально полные (нормальные) сосновые насаждения с однородной структурой имели случайное размещение деревьев. Модальные сосновые насаждения с определенной долей вероятности характеризовались групповым размещением. Кедровые и пихтовые насаждения с неоднородной структурой имели групповое распределение деревьев и подроста, что свойственно природе темнохвойных лесов.

Размещение деревьев в незначительной степени оказывает влияние на строение сосновых древостоев по толщине. В исследуемых районах основными факторами, определяющими строение однородных сосновых древостоев являются возраст, густота стояния деревьев (модальные и нормальные древостой), отпад

растений, лесные пожары.

В темнохвойных насаждениях (пихтовые древостой) на строение воздействуют внутренние (эндогенные) факторы: процессы отпада, врастания, динамика прироста. Групповое размещение деревьев усиливает как внутривидовую, так и межвидовую конкуренцию. Скопление растений влияет на процесс отпада и врастания древесных особей.

4 Строение биогрупп и социальных групп. Горизонтальная структура растущего дерева

4.1 Строение биогрупп и социальных групп. Промежуточные структурные элементы древостоя (биогруппы) предлагается классифицировать на: биогруппы обособленные, биогруппы невыраженные и биогруппы - «цепочки» (1-2 дерева). Однородные и сложные биогруппы встречаются в любом древостое. Под гомогенной биогруппой понимается группа, состоящая из деревьев одной породы и размеров (изменчивость морфологических признаков слабая - значительная). Гетерогенные биогруппы состоят из особей разных пород и размеров (изменчивость морфологических признаков большая).

Современный взгляд на лесное хозяйство предполагает широкое внедрение экологических положений в теоретические и прикладные вопросы. В частности с учётом развития теории фитоценоза и таксации леса предлагается при изучении

структурной организации насаждений выделять промежуточные единицы между древостоями и растущими деревьями под названием минимальные «социальные» группы. Главными характеристиками таких образований являются число соседей и статистические показатели. Необходимо отметить, что минимальные «социальные» группы ограничены объёмом выборки от 3 до 15 «соседей» - конкурентов. Обоснование различий двух распределений (Стьюдента и нормального) производилось по критериям % - Пирсона и X - лямбда. Используя данные критериев согласия, было установлено наличие обратной степенной связи между значениями критерия Пирсона и числом деревьев в минимальных «социальных» группах. Помимо общепринятой величины п=30 шт., различия малых выборок от больших становятся незначительными при величине п=7 шт. [Вайс, 2008].

Применение малых выборок для изучения ростовых и пространственных процессов в ценозах на уровне биогрупп (минимальных «социальных» групп) возможно, поскольку большая часть распределений расстояний в группах соответствует свойствам распределения Стьюдента. Оценка малых выборок в биогруппах (минимальных «социальных» группах) с помощью статистических показателей (среднего значения, стандартного отклонения) обосновано, и может применяться для описания структурных и ростовых процессов в ценозе на уровне биогрупп, минимальных «социальных» групп.

4.2 Горизонтальная структура растущего дерева. Зона влияния. Определение размера социальных групп в древостое связано, прежде всего, с понятием зона влияния растущего дерева. Основанием для установления данной площади является дальность влияния одной особи на другую [R.F. Daniels, 1976]. При этом для определения деревьев-конкурентов учитывается максимальная зона влияния (площадь, которая, может быть занята деревом, если она не ограничена конкуренцией).

В основу оценки конкуренции через зону влияния положено предположение, что конкуренция между деревьями происходит только тогда, когда их зоны приходят в соприкосновение, и что степень конкуренции, испытываемая деревом, зависит от степени, в которой будет часть ее максимальной зоны перекрыта зонами соседних деревьев.

Исследование зон влияния в сосновых древостоях различных районов, пихтовых и кедровых насаждений позволяет утверждать, что социальная группа обосновано, ограничивается деревьями ближайшего ряда «соседей». Тем не менее, для соблюдения теоретических выводов о минимальной величине малой выборке (см. выше) размер минимальной «социальной» группы может быть увеличен деревьями до третьего ряда.

Число "соседей". Характеристиками как естественных биогрупп, так и промежуточных (искусственных) минимальных «социальных» групп помимо площади, зоны влияния является и число деревьев.

На основе статистического анализа были определены следующие характеристики биогрупп: среднее значение, среднеквадратическое отклонение, коэффициент изменчивости, число деревьев в структурной единице.

Среднее число ближайших деревьев менялось от 4 до 6 соседей, что соответствует литературным данным. Зона влияния включала в себя среднее число деревьев в диапазоне 1-^-16 шт. Число деревьев - «соседей» зависело от густоты и характера размещения. Количество соседних деревьев соответствовало данным

Р.А. Юкниса и не превышало в среднем 16 единиц, то есть влияние дерева -конкурента распространялось вглубь полога до 3 деревьев.

Площадь роста. Рост дерева во многом зависит от качества условий местопроизрастания, которое складывается из расположения деревьев и параметров среды (питание, влага, инсоляция). Совокупное влияние ряда факторов выражается тем «пространством роста», которое занимает дерево. С возрастом связь пространственной структуры и размеров деревьев возрастает. При этом любой линейный показатель дерева достаточно надежно отражает условия роста деревьев. Лучшими классификаторами для прогноза роста растущих деревьев можно считать площадь роста и диаметр на высоте груди [Вайс, 1996, 1998]. Образованное пространство вокруг особи позволяет учитывать динамические процессы в лесу (рост и отпад). Еще одним преимуществом использования площадей роста, является их тесная корреляция с приростом дерева.

Сосняки Сузунского района: Т(1)и,Н)=а+Ь*1<^8, 11=0,34-0,95.

Т - морфологический признак дерева:

а,Ь- коэффициенты линейного уравнения;

5 -площадь роста до 100 м2. Уравнения достоверны по критерию Фишера.

Коэффициенты уравнений значимы (р<0,05).

В смешанных темнохвойных разновозрастных древостоях площадь роста характеризует размерное состояние особи, а не её пространственные особенности. Объясняется это высокой пластичностью теневыносливых пород и растянутостью фазы формирования.

Эмпирические модели указывают на то, что площадь роста особей в темнохвойных ценозах в значительной степени влияет на размеры деревьев (высоту и процент прироста по диаметру за пять лет).

Смешанные пихтовые Пихта - Рс^а+^в+сМ.+ёМб/к , 11=0,471

древостой Кедр - Рс15=а+Ь*8+с*А+с1*с1б/к , Я=0,574

(Болыиемуртинский район)

Рс15 - процент текущего прироста на высоте пня за пятилетний период;

а,Ь,с,с1- коэффициенты линейного уравнения; площадь роста до 100 м2;

А - возраст до 260 лет;

с!6Л - диаметр дерева на высоте пня без коры.

Уравнения достоверны по критерию Фишера. Коэффициенты уравнений значимы (р<0,05).

Индекс конкуренции. В основе создания моделей имитации роста лежит целый ряд методов количественного определения конкурентного давления на растущие деревья в древостое. Установлено, что уровень конкуренции для данного условного дерева обуславливается плотностью соседних деревьев и количественными параметрами соседних деревьев. Для расчета индекса конкуренции (Си) в практических целях используют следующую формулу:

I Г> /

Сп=>-1 ; , (1)

с,

где "^Dj - сумма диаметров ближайших конкурентов, см;

D, - диаметр, испытывающего влияние дерева, см.

Этот коэффициент может быть быстро рассчитан в полевых условиях и не требует картирования положений стволов. В целом связь между индексом конкуренции (С1п) и диаметром стволов на высоте 1,3 метра характеризовалась разнообразной теснотой от слабой до высокой. Зависело это от пространственных и размерных показателей конкретного древостоя. Связь обратная, и это указывает на уменьшение размеров деревьев с увеличением конкурентного веса.

Сосновые, березовые, осиновые древостой

Карымского района: dli3=a+b*CIn, R=-0,530-0,910,

Уравнения достоверны по критерию Фишера. Коэффициенты уравнений значимы (р<0,05).

По степени зависимости диаметра дерева от конкуренции, древесные породы можно расположить в следующей последовательности: береза повислая (Betula pendula Roth.), осина (Poputus tremula L.), сосна обыкновенная (Pinns sylvestris L.). Лиственные породы в большей степени, по сравнению с хвойными растениями, подвержены влиянию со стороны соседних древесных растений. Эти деревья требуют значительного пространства для роста и развития.

Среднее расстояние на уровне древостоя и социальной группы. Каждая из представленных выше пространственно-конкурентных характеристик растущего дерева имела свои преимущества и недостатки. Поэтому и использоваться они должны применительно к конкретной задачи:

- число «соседей» для оценки густоты древостоя;

- зона влияния для определения размера биогруппы (социальной группы) как промежуточной структуры;

- площадь роста при точных исследованиях горизонтальной структуры древостоя;

индекс конкуренции для разработки нормативных таблиц (объемных, сортиментно - сортных);

среднее расстояние для классификации и оптимизации древостоя с учетом горизонтальной структуры растущего дерева.

Среднее расстояние в минимальной «социальной» группе - это показатель, который отражает количественное напряжение и указывает на фактическое территориальное размещение особи по отношению к другим деревьям (точечная густота):

A+4-к.Х,, ^ (2)

где Lcp - среднее расстояние, м;

Li, L2... Ln- расстояние от центрального дерева до "соседей", м;

п- число замеров расстояний, шт.

Модели позволили сделать общий вывод о слабом влиянии параметров размещения деревьев (асимметрия распределения расстояний, среднего

расстояния) на основные объемообразующие показатели (высоту, диаметр на высоте груди, видовое число, видовой цилиндр). Этот вывод подтверждает мнение ученых о том, что пространственная структура древостоев формируется в молодом возрасте, а в последующие годы это влияние сглаживается. Слабое влияние среднего расстояние в социальной группе на размеры деревьев объясняются с одной стороны динамичностью этого признака (процессы изреживания, врастания деревцев в материнский полог). С другой стороны морфологические показатели деревьев - это накопленные значения за весь период роста до настоящего времени и в малой степени передают воздействие текущих процессов на размещение дерева.

Сомкнутость крон, полога на уровне древостоя и растущего дерева. Строение полога зависит от лесорастительных условий и состава насаждения. В Среднеобских борах сомкнутость крон в динамике на части древостоев увеличилась, а на других уменьшилась. Это можно объяснить интенсивностью двух процессов на участках: изменение размеров крон и отпада деревьев. Сомкнутость полога древостоя и сомкнутость растущего дерева на уровне социальной группы с возрастом уменьшилась. На всех пробных площадях сомкнутость полога меньше полноты и при этом в динамике величина различия увеличивалась.

В модальных насаждениях (сосняки бассейна р. Сым) полнота превышала по значению сомкнутость крон. Сомкнутость полога древостоя (приспевающие древостой) превышала полноту, а в перестойных насаждениях значения были меньше. Сомкнутость полога растущего дерева во всех категориях древостоев не превышала сомкнутость полога древостоя, что объясняется групповым размещением растений на плоскости.

Сравнение сомкнутостей различного вида для сосняков пригородной зоны г. Красноярска показало однотипность соотношений, как для нормальных, так и для модальных насаждений. Сомкнутость крон и полога на пробных площадях была меньше полноты.

4.3 Системная связь морфологических показателей деревьев и характеристик социальных групп. Для определения тесноты взаимосвязей между сомкнутостью полога растущего дерева, среднего расстояния в социальной группе и основными морфологическими признаками был выполнен регрессионный анализ. Моделирование связей с помощью парных уравнений показало, что все модели имели низкое значение коэффициентов детерминации. Поэтому в дальнейшем был использован метод множественной регрессии, который активно используется при дешифрировании аэрофотоснимков.

Можно констатировать, что вне зависимости от типа насаждения для получения достоверных значений толщины растущего дерева (ошибка в пределах ступени толщины) необходимо помимо среднего расстояния до ближайших «соседей» (1ср) в качестве входных значений использовать дешифровочные признаки высоту, диаметр кроны (<1к) и модификации этих переменных.

Модели сосны <1,Г (1ср,с1к), Я=0,837-0,910.

Пировского, Боготольского и ш=2,5-4,3 см

Абанского районов

Уравнения достоверны по критерию Фишера. Коэффициенты уравнений значгшы (р<0,05).

Толщина стволов имеет опосредованную (косвенную) связь со средним расстоянием до «соседей». Это связано с «оконным» формированием древостоев, с высокой пластичностью деревьев и многофакторностью роста деревьев. С одной стороны структурные особенности определяют в целом ростовые процессы древостоя, с другой стороны на уровне растущего дерева слабая структурная зависимость позволяет активно реагировать на другие факторы (минеральное питание, водный режим, климатические условия и т.д.).

4.4 Моделирование горизонтального строения соснового древостоя. Исходными параметрами для прогноза являлись: среднее расстояние, среднее квадратическое отклонение, объем выборки, граничные значения рядов распределения, асимметрия и эксцессы. Последние два параметра указывали на тенденцию степени «нормальности» рядов распределений. Характеристики кривой нормального распределения были выровнены в зависимости от возраста. Для окончательного прогноза использовали возраст 100 лет. Значения средних расстояний и изменчивости выравнивали с помощью линейных трендовых линий. Все вычисления производились способом наибольшей ординаты. При этом условно допускалось, что за последующий 30-летний период в древостое не произойдет различных экзогенных изменений. Прогноз составлялся для числа деревьев 200, 300, 400 шт. Значения средних расстояний находились в пределах от 0,8 до 9,6 метра.

5 Структурные особенности древостоев с учетом социальных условий

5.1 Возрастная и горизонтальная структура темнохвойных древостоев.

Ряды распределения не дают в полной мере представления об пространственно-возрастных особенностях насаждений. Очевидно, что развитие деревьев происходит на разных возрастных стадиях не в одинаковых «социальных» условиях. Общая закономерность, заключается она в том, что молодые деревца развиваются в окнах. Особи средневозрастные (120-180 лет) испытывают самое большое ценотическое давление. После указанных выше возрастов в мепьшей или большей степени выражена тенденция к возрастанию среднего расстояния в социальных группах. «Оконный характер» формирования и роста разновозрастных темнохвойных насаждений образует стадийный процесс, который на уровне растущего дерева в социальной группе делится на стадию формирования горизонтальной структуры с преобладанием врастания молодых особей и стадию роста с преобладанием отпада деревьев. В пихтовом насаждении социальное положение деревьев главной породы пихты соответствует стадийной теории. Второстепенные породы (береза, ель, кедр) начинают свой рост в «окнах» с преобладанием процесса врастания деревьев. Исключение "составляет осина, у которой формирование начинается с преобладания процесса отпада особей (стадия роста) с переходом после 70 лет в стадию формирования.

5.2 Оптимизация горизонтальной структуры насаждений. Одним из приоритетных направлений лесного хозяйства является создание и разработка прогрессивных технологий и средств механизации различных видов рубок леса с целью повышения устойчивости и продуктивности лесов. Без поиска способов оптимизации горизонтальной структуры древостоев этой задачи сложно будет добиться. Существующие нормативы по рубкам ухода учитывают несколько

факторов: возраст, тип леса, полноту, состав насаждений, класс бонитета, сомкнутость крон.

Оптимальная структура древостоя - это размещение деревьев, которое обеспечивает им максимальный прирост по объему и устойчивость в целом для насаждения. В основу оценки горизонтальной структуры положена следующая гипотеза - деревья достигают максимальных размеров по диаметру ствола и по размеру кроны при определенных значениях средних расстояний в социальных группах. Линии строились по максимальным точкам для того или иного значения среднего расстояния в социальных группах. Главным образом наблюдался гребневой тип линий, по пиковым (максимальным) точкам можно определить оптимальное горизонтальное среднее расстояние. Выбор определения оптимального расстояния по толщине связано с тем, что диаметр - это накопленный прирост, и эта величина более достоверно передает влияние горизонтальной структуры на морфологию дерева.

В условиях разной густоты требуется разное пространство для роста, а это значит, что для любого значения густоты существует значение оптимального расстояния и наоборот. Оптимальное значение средних расстояний значительно варьировало как на разных пробных площадях, так и для разных элементов леса (смешанные пихтовые насаждения).

Модели связи оптимальных расстояний (Ьопт) и возраста (А) имели линейный вид:

Большемуртинский район:

Ьопт =0,054-А-1,538 пихта (возраст 70-120 лет), Я =0,579;

Ьопт =0,032-А+0,502 кедр (возраст 70-120 лет), Я=0,43 5;

Ьопт =0,082-А-3,661 ель (возраст 70-120 лет), 11=0,762.

С повышением возраста значения оптимальных средних расстояний увеличиваются. В 70-80 лет максимальные значения оптимального пространство наблюдались у деревьев кедра. Пихта и ель произрастают практически при одинаковых средних расстояниях в социальных группах 2,1-2,2 метра. Начиная с 90 до 120 лет, более значительные пространства для роста наблюдались у ели, затем у пихты и минимальные у кедра. Все это указывало на то, что разным древесным породам требуется разное пространство для роста, а значит и густота, т.е. рубки ухода, должны проводиться с учетом оптимального расстояния и "элемента леса". Рекомендуемая интенсивность рубки, исходя из оптимального расстояния, варьировала от 10 до 40 % по числу деревьев.

5.3 Классификация деревьев с учётом горизонтальной структуры. Классификация деревьев является одним из наиболее исследованных вопросов лесоводства и таксации. Горизонтальная структура древостоев в значительной и высокой степени оказывает влияние на рост и состояние деревьев.

В сосняках Учебно-опытного лесхоза СибГТУ при осуществлении исследований были использованы три наиболее часто применяемых в прикладных целях ранжирований состояния деревьев: классификация Крафта (КК), классификация деревьев для проведения рубок ухода, классификация деревьев по «Санитарным правилам в лесах РФ» (КС). На всех участках наблюдалась общая закономерность - резкое ухудшение состояния деревьев по ростовым признакам с увеличением индекса конкуренции. Максимальное влияние горизонтальная

структура оказывает на состояние особей по ростовым признакам (классификация Крафта), чем на санитарное состояние дерева.

Сузунский район: КК = 3,480-0,561*1п8 , Я=-0,881.

Емельяновский район: КК=5,018-0,112*61.3+0,067*С1,11=0,865.

КС=2,881-0,051*(1и+0,076*С1, 11=0,776.

Ошибка соответствовала одной категории классификаций.

Общепринятым является факт того, что текущую продуктивность и косвенно состояние дерева характеризует радиальный прирост (2Г). Горизонтальная структура в той или иной мере определяет устойчивость роста дерева в отношении качества местопроизрастания, а связь Ъ = {(Ь^,) передаёт состояние и текущую продуктивность дерева. Оптимизация структуры древостоя требует изучения всех возможных форм для связи (Д 2Г= Г (Ьср)). В простых одновозрастных насаждениях преобладает одна из форм регрессионной линии: нисходящая, колоколообразная, восходящая, гребневидная. В сложных разновозрастных насаждениях многоярустность и возрастная структура требует создания специальной классификации с учётом возрастных стадий деревьев, формы связи горизонтальной структуры и текущего радиального прироста. В основу предложенной классификации положен тип возрастной структуры насаждений (классификация Э.Н. Фалалеева): одновозрастные, условно-одновозрастные, разновозрастные с выраженными поколениями, разновозрастные с невыраженными поколениями. На уровне структурной единицы поколения леса выделялись стадии роста деревьев: молодняка, средневозрастная, спелости, перестойная, отмирания. На основании вышеперечисленных критериев была разработана таблица классификации деревьев с учётом возрастной структуры, стадии развития и формы связи, которая может быть использована как первичная теоретическая модель оценки деревьев (таблица 2).

Данная классификация позволит с одной стороны перейти на закономерности свойственные уровню растущего дерева, с другой стороны, возможно, её применение для оптимизации формирования насаждений различной структуры с помощью различных видов рубок.

5.4 Отбор деревьев и рубки ухода. Учет размещения деревьев при селекционных работах позволяет выделить деревья, активно увеличивающих жизненное пространство и, имеющих текущий прирост выше среднего для данного насаждения. Предлагается при проведении селекционного отбора деревьев учитывать горизонтальную структуру насаждения. Расстояние между деревом и ближайшими «соседями» должно быть средним для данного древостоя. При этом такой отбор возможен там, где насаждения имеют однородную возрастную структуру; высокую полноту - 0,8 и выше, и где на рост существенное влияние оказывают конкурентные взаимоотношения между деревьями. На основе данных статистического анализа была разработана шкала соотношений средних и «лучших» деревьев по морфологическим и пространственным признакам.

Концентрация «лучших» деревьев в крупномерной части и в достаточном для роста пространстве подтверждает вывод о социально-размерной закономерности размещения «лучших» деревьев. Параметры «лучших» деревьев по среднему расстоянию с возрастом увеличиваются. Для каждого возрастного периода существует своя оптимальная структура.

Таблица 2 - Классификация деревьев с учетом горизонтальной структуры

Тип Вид формы

возрастной структуры Стадия развития деревьев связи горизонтальной структуры Оптимум

насаждения в прироста

Одновозрастное Молодняка Нисходящая Минимум среднего расстояния

Условно--одновозрастное Средневозрастная Восходящая Максимум

Разновозрастное с выраженными поколениями Приспевающая Спелая Колоколообразная среднего расстояния Среднее расстояние

Разновозрастное с Перестойная

невыраженными поколениями Отмирания Гребневидная Несколько точек максимума

Составлены нормативы по проведению рубок ухода в сосняках защитной категории, соответствующих естественному изреживанию. Рекомендуемая интенсивность рубок ухода позволит формировать устойчивый древостой в любой стадии его развития и получить дополнительную древесину от промежуточного пользования [Вайс, Смольянов, 1989; Вайс, 2003]. В бассейне р. Сым целесообразно проводить рубки переформирования, когда за счет разреживания главного полога (или первого яруса) создаются условия для успешного возобновления и развития молодых поколений целевых древесных пород. Групповой характер размещения деревьев сосны предусматривает использование куртинного ухода при одноприемном освобождении главной породы от угнетающего верхнего полога.

б Динамика роста деревьев

6.1 Динамика горизонтальной структуры. Пространственная (горизонтальная) структура формирует конкурентные взаимоотношения в насаждениях, которые с учётом временных изменений, выраженных в древостое через отпад и генетико-ростовой фактор постоянно изменяются.

Преобладание деревьев той или иной категории не имеет возрастной и густотной зависимости, а определяется первоначально сформировавшейся структурой древостоя. Давая количественную оценку, можно сделать вывод, что число деревьев с достаточными для роста и развития площадями роста (1"-1б) составляет около половины деревьев от общего их числа.

Значительной теснотой связи прироста и площади роста характеризовались деревья на участках, где большое влияние на перестройку структуры оказала не интенсивность роста (прирост), а отпад деревьев.

6.2 Динамика отпада деревьев. Процесс естественного изреживания наблюдается в основном за счет деревьев второго (подчиненного) яруса, которые в

наибольшей степени испытывают на себе недостаток света (затенение) и площади питания (Среднеобские боры). До 70 % деревьев отпада составляют растения второго яруса. Такой отпад носит закономерный характер и его можно прогнозировать при создании моделей на уровне древостоя.

В процессе роста древостой испытывают влияние эндогенных и экзогенных факторов. Естественной реакцией насаждений и древесных особей является изменение состояния и размерных показателей. При этом устойчивость ценозов определяется сохранением функциональных, структурных, размерных и системных составляющих.

Метод множественной регрессии не дал результата в прогнозировании процесса изреживания. Поэтому использовали метод, основанный на точечной оценке среднего значения выбранного параметра по которому можно достоверно классифицировать растущие деревья и отпад. Таким параметром являлось среднее расстояние, поскольку при i - ом критическом значении этого показателя на уровне растущего дерева из-за высокой конкуренции должен наблюдаться отпад. В качестве граничного значения использовали верхнюю границу среднего расстояния для деревьев отпада (сухостоя) в генеральной совокупности при вероятности 95,4% - х ± 2 шх. На основании данных была получена регрессионная модель линейного вида. Протабулировав данные уравнения был сделан прогноз на исходном материале. Истинно классифицировались как растущие - 54-81 % деревьев, а как отпад - 60-77 % деревьев. Точечный метод по эффективности не уступает дискриминантному методу и может быть рекомендован для прикладного применения.

6.3 Устойчивость и динамика морфолого-пространственных признаков древостоев и деревьев. В процессе роста ценозы испытывают влияние эндогенных и экзогенных факторов. Естественной реакцией насаждений и древесных особей является изменение состояния и размерных показателей. При этом устойчивость биоценозов определяется сохранением функциональных, структурных, размерных и системных составляющих. В динамике текущее состояние дерева с высокой степенью достоверности определяет прирост по диаметру, который характеризуется возрастной стадией дерева (оценка по абсолютному приросту); рангом (естественная ступень толщины); нулевым приростом или процентом прироста.

Сосняки Емельяновского района. Замеры морфологических признаков деревьев производились в периоды закладки пробных площадей (1995 г.) и повторного обмера в 2005 г. (прирост за 10 лет). В ряде публикаций автор предложил понятия категорий социального положения деревьев.

По пространственной структуре: свободнорастущие (среднее расстояние 5,1 м и выше), средней густоты (3,1-5,0 м) и iycrrae (0-3,0 м) [A.A. Вайс, 2006]. По конкурентному давлению (индексу конкуренции): слабое (0-5,0), среднее (5,1-10,0), сильное (10,1 и выше) [A.A. Вайс, 2002].

Методика интегрально-балльной оценки насаждений [Л.А. Савельева, 2005] была адаптирована для характеристики устойчивости растущих деревьев с учётом факторов, влияющих на рост особей.

Возрастная устойчивость. Стадия молодняка - 1 балл; стадия средневозрастная - 2 балла; стадия приспевающая - 3 балла; стадия перестойная -2 балла; стадия отмирания - 1 балл.

. Устойчивость ранговая. Ранее было установлено, что «лучшие» деревья по диаметру находятся в соотношении 0,8-l,2*dcp со средним значением [A.A. Вайс, 2004]:< 0,8*^- 1 балл; 0,8-l,2*dcP-2 балла; l,2*dcp > - 3 балла.

Устойчивость динамическая (текущая). Нулевой прирост - 1 балл; 0,1- Adcp -2 балла; Adcp> - 3 балла.

Устойчивость пространственная. Высокая густота стояния - 1 балл; средняя густота стояния - 2 балла; свободнорастущие - 3 балла.

Устойчивость конкурентная. Сильное давление - 1 балл; среднее давление -2 балла; слабое давление - 3 балла.

Максимальная сумма баллов составила - 15 баллов, минимальная -5 баллов. Ряды балльной устойчивости деревьев сосны имели следующие общие параметры: 30 % особей характеризовались низкой устойчивостью (7-9 баллов), 45% (10-11 баллов) средней устойчивостью и 25 % (12-14 баллов) высокой устойчивостью.

Пихтовые насаждения Болыиемуртинского района. Динамика процессов роста на уровне насаждения устанавливалась как разница между таксационными показателями за 15 - летний период (2005 / 1991 годы).

:. Теория непрерывного лесообразовательного процесса подтверждается тем, что наряду с приростом растущих деревьев и отпадом наблюдается процесс врастания, когда формируются из подроста деревья последующих поколений. Автор разделяет мнение ряда учёных о необходимости таксации поколения подроста наряду с основными ярусами в разновозрастных насаждениях. Социальное положение дерева (среднее расстояние до ближайших «соседей» и конкурентное давление) не являются прямыми критериями устойчивости деревьев, однако оказывают влияние на текущий прирост растений. При формировании высокопродуктивных пихтовых насаждений необходимо, чтобы среднее расстояние между деревьями было около 2 м при конкурентном давлении ближайших «соседей» - 4,5.

6.4 Текущий прирост и горизонтальная структура. Разработка нормативов оценки текущего прироста с учетом социальных условий (среднее расстояние на уровне социальной группы, индекс конкуренции) возможна как для светлохвойных, так и для темнохвойных насаждений. Основная (выходная) переменная - процент текущего прироста. Коэффициенты корреляции менялись на площадях от 0,207 до 0,743, что указывает на умеренно-тесную взаимосвязь показателей «прирост-площадь роста». Предварительно необходимо деревья категорировать по социальному положению, возрасту (поколению) и толщине. Коэффициент детерминации указывал на высокую долю влияния индекса конкуренции на текущий прирост по диаметру дерева, а также на возможность использования моделей для прогноза приростных процессов «лучших» деревьев (R2=0,986). Аналогичная картина выявлена и для «средних» деревьев (R2=0,882). У «угнетённых» деревьев наблюдалась слабая связь, и соответственно модель имела низкий коэффициент детерминации. Объясняется это тем, что даже значительное улучшение условий роста не приводит к адекватному увеличению прироста деревьев данной категории. В кедровых насаждениях связь между пространственной структурой и текущим приростом менялась от слабой до умеренной. Высокая степень адаптации особей к условиям местопроизрастания не позволила выявить наличие тесных связей на уровне социальной группы. Применительно к пихтовым насаждениям установлена достоверно высокая

зависимость процента текущего прироста деревьев берёзы повислой, ели сибирской (Picea obovata L), кедра сибирского (Pinus sibirica L.), осины, пихты сибирской (Abies sibirica L.) от размеров деревьев по толщине, возрасту и расстоянию до ближайших деревьев по радиусу.

Большемуртинский район (данные пробных площадей):

пихта - Рг5 =1,269-0,0953*Lcp+0,049*d6/K, R=0,427; береза- Рг5 =-3,645+0,8417*Lcp+0,150*d6/K, R=0,992; ель- Pr5 =2,476-0,4328*Lcp-0,010*d6/K, R=0,782.

Ошибка 0,3-1,1 % текущего пятилетнего периода. Уравнения достоверны по критерию Фишера. Коэффициенты уравнений значимы (р<0,05).

Параметры уравнений для светлохвойных и темнохвойных насаждений указывают на то, что в качестве входных переменных при вычислении текущего прироста по радиусу и высоте рекомендуется использовать диаметр дерева, возраст дерева и среднее расстояние на уровне социальной группы.

7 Таксация древостоев и растущих деревьев на уровне социальных групп

7.1 Таксация древостоев. В нашей стране и за рубежом в последние годы учет лесных ресурсов проводится на основе разработки и широкого применения выборочных методов таксации насаждений. Социальная группа при определенной трансформации может являться базовой структурной единицей на основе, которой можно рекомендовать проводить таксацию выделов.

Впервые выборочный метод на основе центрального дерева и ближайших к нему «соседей» предложил А.Г. Хватов (1988) для вычисления площадей сечений. Многоугольная выборка (МУВ) образуется центральным (учетными и модельными) и ближнему к нему граничными деревьями первого яруса и всех остальных, вошедших в выборку. Центральное дерево выбирают из основного элемента леса как наиболее близкое к среднему. Ближайшие 5-8 деревьев. Центры поперечных сечений служат вершинами расчетного многоугольника, а стороны его границей выборки.

В результате исследований метода многоугольной выборки для практической таксации выделов были рекомендованы следующие оптимальные параметры выборки (таблица 3).

7.2 Таксация растущих деревьев. В прикладной деятельности (инвентаризация лесных массивов, хозяйственная деятельность лесохозяйственных предприятий) нашли применение средние линии, характеризующие общие закономерности. Однако развитие лесного хозяйства, лесной экологии, лесной таксации идёт в направлении изучения внутриценотических процессов с постепенным переходом на уровень растущих деревьев.

Сосновые древостой Восточной Сибири. Закономерности в форме стволов на уровне древостоев изучены и опубликованы в многочисленных статьях.

К сожалению, влияние конкуренции со стороны «соседей», а также размещения и расстояния до древесных особей на форму стволов в научной литературе практически не описаны. Со снижением густоты стояния растущего

Таблица 3 - Оптимальные параметры МУВ для древостоев различных категорий

Категория Полнота, ярусность, порода Число деревьев на 1 га, шт. Число площадок, шт

Чистые однородные древостой 0,3-0,6 6 1

Чистые однородные древостой 0,7-1,0 24 4

Чистые неоднородные древостой 03-0,6 34 3

Чистые неоднородные древостой 0,7-1,0 36 5

Сложные древостой I - главная порода 16 4

I - второстепенная порода 10 2

И 42 3

Смешанные древостой Главная порода 26 5

Второстепенная порода 9 4

дерева видовое число уменьшается. Разница в значениях средних видовых чисел существенно различалась по группам средних расстояний вокруг особи. Увеличение конкурентного давления со стороны «соседей» (индекса конкуренции) вызывает рост полнодревесности стволов при значительной тесноте связи.

Установлено, что с уменьшением густоты стояния деревьев увеличивается их сбежистость. Возрастание конкурентного давления (индекса конкуренции) способствует формированию полнодревесного ствола. Достоверно выявлено влияние густоты стояния особей в ценозах на их форму. Парные модели связей видового числа со средним расстоянием и видового числа с индексом конкуренции указывало на существенную, умеренную связь густоты стояния вокруг растущей особи и формы ствола.

В практических целях для выявления закономерностей в строении видовых чисел целесообразно использовать уравнения с минимальным набором входных переменных и коэффициентов. Этими показателями могут быть сложная

переменная (Н*Б) и среднее расстояние (1ср): { = £_ + __

м 3 I я»о

Методика построения классических объемных таблиц основана на соотношении высот и диаметров (разрядах), которые составлены для известных регионов. Входом в таблицу являлся диаметр ствола и разряд, а выходной величиной объем ствола средней модели.

Построение объемных таблиц для растущих деревьев создает предпосылки для разработки в будущем универсальных таблиц, учитывающих внутреннюю структуру древостоя, условия местопроизрастания, а также биологические особенности конкурентных пород. Растущие деревья в древостое характеризовались различной интенсивностью конкурентного давления, поэтому их целесообразно было разделить на отдельные группы, чтобы затем в

последующем для каждой такой совокупности получить уравнения объема стволов. Главным условием для данных групп являлось достаточная количественная представленность. В результате деревья были разделены по индексу конкуренции на три группы:

I группа - 0 - 5,0 слабая конкуренция;

II группа - 5,1 - 10,0 средняя конкуренция;

III группа - 10,0 и выше сильная конкуренция.

Среднеобские боры. Разработана объемная таблица входом, в которую являются: группа интенсивности конкуренции (слабая, средняя, сильная -определяются по вспомогательной таблице), категория дерева по толщине (основная и тонкомерная), диаметр ствола и высота. Выходной величиной - объем ствола.

Кедровые насаждения. Все растения на пробных площадях были разделены на три группы по интенсивности конкуренции, и для каждой группы рассчитывались множественные аллометрические уравнения зависимости V = f (H,di 3). Кроме объемной таблицы предлагается вспомогательный норматив, для определения степени интенсивности конкуренции (слабая, средняя, сильная) в полевых условиях. Полученные объемные таблицы позволяют оценить биологическую продуктивность растущих особей в кедровых древостоях «модальных» по полноте и густоте.

Сосновые насаждения Учебно-опытного лесхоза СибГТУ. Составлены объемные таблицы по высотным группам (угнетённые, средние и доминирующие). Нормативы построены по среднему значению С1ц для каждой высотной группы

Сосняки подтаёжной зоны Красноярского края. Для построения нормативной таблицы использовалась связь объёмов деревьев с толщиной по категориям интенсивности конкуренции. Преимуществом степенной функции являлась прямая зависимость объёма от диаметра без учёта формы ствола: V = a*dbi j. Максимальную продуктивность имеют деревья, испытывающие слабое конкурентное давление. Значительная величина конкурентного давления у тонкомерных деревьев, объясняется, прежде всего, методикой расчёта. В этом случае к третьей категории относятся не угнетённые растения, а тонкомер, которому достаточно питания, влаги. Конкурентное давление способствует усиленному продуцированию биомассы молодого поколения древостоя.

Сосняки Восточной Сибири. В объёмных таблицах, кроме размерных характеристик деревьев (диаметра ствола, разряда высоты, древесной породы, лесотаксационного района) необходимо учитывать микроценотические особенности. Одним из показателей, который отражает ценотическую напряженность, является среднее расстояние от древесной особи до ближайших «соседей» в социальной группе. Объектом изучения являлись сосновые ценозы, в которых брались модели по ступеням толщины и густоте стояния (среднему расстоянию от растущей особи до ближайших «соседей» - конкурентов). На заключительном этапе получили региональную объемную таблицы для сосны в коре (таблица 4).

Метод разработки и региональная объемная таблица рекомендованы для внедрения в лесохозяйственную деятельность.

Методы разработки (МУВ) и оптимизации древостоев рекомендованы для внедрения в лесохозяйственную деятельность Читинской области и Красноярского

края (Справки о внедрении № 03-12 п/608 от 08.12.2006 г., № 01-161 от 17.02.2008 г.).

Таблица 4 - Региональная объемная таблица для района З6

Ступени толщины, см Объемы (в коре) деревьев с учетом социальных условий (среднее расстояние) и разрядам высот, м3

0 - 3,0 м 3,1-5,0м 5,1 м и выше

I II I II I II III

8 0,0282 0,0195 0,0287 0,0201 - 0,0196 -

12 0,0741 0,0545 0,0757 0,0565 - 0,0561 -

16 0,1470 0,1331 0,1505 0,1177 0,1574 0,1181 0,0960

20 0,2500 0,1992 0,2565 0,2080 0,2692 0,2106 0,1764

24 0,3859 0,3163 03965 0,3311 0,4174 0,3376 0,2900

28 0,5570 0,4676 0,5730 0,4906 0,6048 0,5033 0,4415

32 0,7654 0,6560 0,7883 0,6896 0,8338 0,7112 0,6354

36 1,0131 0,8844 1,0404 0,9312 1,1069 0,9648 -

40 1,3019 1,1552 1,3434 1,2182 - 1,2675 -

44 1,6334 1,4711 1,6868 1,5535 - 1,6223 -

48 2,0094 - 2,0766 1,9394 - 2,0323 -

52 2,4311 - 2,5741 2,3786 - - -

56 2,9001 - 3,0011 - - - -

60 3,4178 - - - - - -

8 Микроструктурный анализ древостоев и устойчивое лесопользование

8.1 Организация устойчивого лесопользования. Вопросы современного ведения лесного хозяйства в России неразрывно связаны с мировыми процессами, и только в этом контексте можно найти эффективные шаги к организации устойчивого лесопользования.

Лесное хозяйство в настоящее время находится на стадии реформирования, что требует различных и взвешенных решений.

В России созданы предварительные условия для внедрения системы устойчивого лесопользования: сформирована лесная политика, созданы критерии и индикаторы, внедряется система добровольной лесной сертификации. Апробацию конкретных методик и технологий рекомендуется проводить на небольших арендованных участках (площадь до 10 га).

8.2 Рекомендации к организации хозяйства и ведению устойчивого лесопользования на арендных участках небольшой площади. Результаты микроструктурного анализа древостоев могут найти применение при интенсивном, устойчивом ведении лесного хозяйства. Предлагаемая схема структурно состоит из трех элементов: таксации древостоев, таксации растущих деревьев и лесохозяйственной деятельности. Система не содержит экономических и социальных аспектов, и основана только на двух составляющих: динамике естественных процессов роста и учете экологических факторов (сохранении биологического разнообразия, повышении устойчивости лесов). Поэтому с этой точки зрения она отражает не все стороны устойчивого лесопользования (рисунок 2).

Блок 1. Таксация древостоев. Состоит из оценки древостоев методом многоугольной выборки (форма площадок соответствует естественному размещению деревьев) с получением полной таксационной характеристики лесного участка на выделе. Для моделирования процессов роста используют местные таблицы хода роста, разработанные на основе постоянных мониторинговых наблюдений. На уровне древостоя изучается структура (возрастная и горизонтальная) и строение по диаметру (для планирования рубок ухода). Для актуализации и прогноза размерных показателей деревьев составляются регрессионные модели таксации растущих деревьев с учетом морфологических показателей. С целью вычисления запасов древостоев на пространственно-конкурентной основе предлагаются сценарии роста с учетом густоты стояния деревьев и конкурентного давления. Новый метод выборочной таксации, модели и нормативы в совокупности образуют таксационно-нормативную базу для устойчивого лесопользования.

Блок 2. Таксация растущего дерева. В древостое выделяют естественные биогруппы и социальные группы. Оценочными показателями для растущего дерева являются: индекс конкуренции и среднее расстояние в группе. Для выращивания деревьев с максимальным текущим приростом учитывается стадия развития деревьев и форма связи текущего прироста и среднего расстояния. Выявленная регрессионная линия взаимосвязи, позволяет определить точку среднего расстояния растущего дерева в социальной группе, при которой прирост по диаметру, а значит и по объему достигает своего максимума. Это позволяет оптимизировать горизонтальную структуру в нужном направлении при применении рубок ухода. Нормативы промежуточного пользования учитывают «природный отпад» и максимальный прирост при заданной густоте стояния деревьев (среднем расстоянии). С помощью метода диагностирования производится разделение деревьев на растущие и будущий отпад. Для целей промежуточного пользования предлагается классифицировать деревья с помощью интегрально-балльной оценки. При отборе предлагается оставлять «лучшие» и деревья по морфологическим признакам, выборку осуществлять с учетом пространственных и размерных показателей растущих деревьев.

Блок 3. Лесохозяйственная деятельность. В предлагаемой системе организации хозяйства на небольших арендных участках предполагается учитывать процессы естественного возобновления, и с учетом установленных особенностей в размещении деревьев и подроста, разрабатывать технологии содействия возобновлению в случае необходимости. Рубки ухода предлагается проводить комбинированным методом с интенсивностью не превышающей «природного отпада», а также с учетом оптимального размещения и прироста деревьев. Актуализация морфологических признаков деревьев предполагает использование компьютерных моделей для определения размерных величин деревьев любого возраста и густоты стояния растущего дерева.

Рубки главного пользования предлагается проводить только выборочные с учетом размещения, размеров деревьев и непрерывности процессов лесовозобновления (рост, отпад, врастание). Реализация предлагаемой системы устойчивого лесопользования требует адаптации и детализации с разработкой новых технологий. Тем не менее, использование микроструктурного анализа может являться основой для организации и ведения хозяйства на небольших арендных участках применительно к древесному ресурсу.

Блок 2 Таксация растущего дерева

Характеристика биогрупп и «социальных» групп среднее расстояние и индекс конкуренции на уровне растущего дерева Рубки

Оптимизация горизонтальной структуры древостоя оптимальное среднее расстояние и густота

Классификация деревьев интегрально-балльная оценка, диагностические классы —► ухода

Отбор «лучших» деревьев по морфологическим признакам

Рубки ухода комбинированные рубки по ярусам с интенсивностью не более «природного» отпада

1 Актуализация морфологи-

Модели роста парные и множественные регрессионные уравнения на основе пространственных и конкурентных показателей растущего дерева ческих признаков деревьев с целью лесовыращи-вания

* Рубки главного пользования

Выборочные рубки рубки с учетом размещения и непрерывности процессов лесовозобновления (рост, отпад, врастание) —

Рисунок 2 - Схема организации лесного хозяйства на базе микроструктурного анализа древостоя

Заключение

■ Результатом выполненных исследований стала разработка теоретических положений микроструктурного подхода к таксации древостоев с учетом социальных условий. На основе биогрупп, социальных групп предлагается использовать специальный метод таксации выделов (метод многоугольной выборки), модели для таксации растущих деревьев различных древостоев и нормативы для определения объемов стволов с учетом конкурентных и социальных условий.

■ Основой исследований стало предположение о том, что структурная организация древостоя состоит из основных структурных элементов (древостой, растущее дерево) и промежуточных образований (естественных биогрупп и минимальных «социальных» групп).

* Установлено, что растущее дерево в соответствии с принципом континиуума может рассматриваться в контексте социально-конкурентных условий. Классическая таксация обезличивает дерево как объект, изучая его как отдельное дерево. Это оправдано с хозяйственной точки зрения, но не соответствует экологическим представлениям.

■ Показано, что горизонтальная структура древостоя слагается из двух составляющих: размещения растений на территории и структуры полога. В социальной группе на уровне растущего дерева характеристиками являются: зона влияния, число «соседей», площадь роста, индекс конкуренции, среднее расстояние, сомкнутость полога. Результаты исследований биогрупп, минимальных «социальных» групп на уровне растущего дерева идентифицируют древостой как совокупность микросвязей и взаимодествий, не нарушая парадигму «континиуума».

Практические рекомендации

Для лесного хозяйства предложены: объемные таблицы локального и регионального значения; модели для определения морфолого-таксационных показателей; система ведения лесного хозяйства на основе микроструктурного анализа древостоев; разработана методика классификации отбора деревьев и рекомендации к проведению рубок ухода в различных районах Сибири; предлагается методика интегрально-балльной оценки устойчивости роста растущих деревьев; выполнена апробация и предложено оптимальное количество площадок для таксации насаждений методом многоугольной выборки.

Перспективы дальнейшей разработки темы заключаются в использовании полученных результатов при дистанционном зондировании лесов для таксации насаждений с учетом горизонтальной структуры.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Научные статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных результатов диссертации

1. Вайс, A.A. Исследование продуктивности сосняков таежной зоны на основе таксационно-дешифровочных признаков / A.A. Вайс // Вестник МГУЛа-Лесной вестник. -2005.-№6(42).-С. 18-23.

2. Вайс, A.A. Оптимизация смешанных пихтовых насаждений с учетом горизонтальной структуры / A.A. Вайс // Вестник КрасГАУ. - 2006. - № 10. - С.158-162.

3. Вайс, A.A. Классификация деревьев в разновозрастных насаждениях / A.A. Вайс // Лесное хозяйство. - 2006. - № 3. - С.41-43.

4. Вайс, A.A. Таксация выделов методом многоугольной выборки / A.A. Вайс // Лесное хозяйство. - 2006. - № 4. - С.46-47.

5. Вайс, A.A. Прогноз отпада соснового древостоя / A.A. Вайс II Хвойные бореальной зоны. - 2006. - вып. 2. - С.180-186.

6. Вайс, A.A. Горизонтальная структура нормальных сосновых насаждений левобережной и правобережной пригородной зоны г. Красноярска / A.A. Вайс // Хвойные бореалыюй зоны. - 2006. - вып. 3. - С.64-68.

7. Вайс, A.A. Моделирование динамики строения соснового элемента насаждения / A.A. Вайс // Хвойные бореальной зоны. - 2006. - вып. 3. - С.68-71.

8. Вайс, A.A. Возрастная структура пихтовых насаждений южной части средней тайги / А.А. Вайс // Вестник КрасГАУ. - 2006. - № 11. - С. 105-110.

9. Вайс, A.A. Выборочная таксация в сложных фитоценозах / A.A. Вайс // Вестник КрасГАУ. -2006. - № 12. - С.121-127.

10. Вайс, A.A. Моделирование площадей роста и прироста деревьев в смешанных пихтачах южнотаежной зоны Средней Сибири / A.A. Вайс Н Вестник КрасГАУ. - 2006. -№ 13. - С.163-167.

11. Вайс, A.A. Форма стволов, конкуренция и горизонтальная структура на уровне растущего дерева в сосновых насаждениях Восточной Сибири / A.A. Вайс // Вестник КрасГАУ. - 2006. - № 14. - С.140-145.

12. Вайс, A.A. Разработка объемных таблиц с учетом конкурентных взаимоотношений деревьев в сосновых ценозах Красноярского края / A.A. Вайс // Вестник КрасГАУ. - 2006. - № 15. - С. 228-232.

13. Вайс, A.A. Моделирование видовых чисел на основе морфолого-лространственных признаков деревьев / A.A. Вайс // Вестник МГУЛа-Лесной вестник. -2007. -№1.-С. 42-47.

14. Вайс, A.A. Многоугольная выборка в смешанных насаждениях / A.A. Вайс // Вестник МГУЛа-Лестной вестник. - 2007. - № 4 (53). - С. 21-24.

15. Вайс, A.A. Динамика процессов роста и отпада деревьев в пихтовых насаждениях южной части средней тайги / A.A. Вайс // Вестник МГУЛа- Лестной вестник. - 2007. - № 4 (53). - С. 24-29.

16. Вайс, A.A. Методика построения региональной объемной таблицы с учетом социальных условий для сосновых насаждений среднетаежной зоны / A.A. Вайс // Хвойные бореальной зоны. - 2007. - XXIV. - № 4-5. - С. 382-386.

17. Вайс, A.A. Оценка распределения расстояний в биогруппах различных ценозов / A.A. Вайс // Сибирский экологический журнал. - т. XV. - 2008. - № 2. - С. 243-248.

18. Вайс, A.A. Морфологические признаки растущих деревьев в «социальных» группах / A.A. Вайс // Лесной журнал. - 2008. - № 2. - С. 14-19.

Монографии

19. Вайс A.A. Динамика ростовых процессов в сосновом древостое: монография / Л.А. Вайс. - Красноярск: СибГТУ. - 2007. - 197 С.

20. Вайс A.A. Динамика морфологических и пространственных показателей деревьев в Среднеобских борах: монография / A.A. Вайс, В.В. Кузьмичев. - Красноярск: СибГТУ.-2007.-122 С.

Материалы научно-технических конференций

21. Вайс, A.A. Правило 3/2 прп оценке объема среднего дерева / A.A. Вайс // Проблемы химико-лесного хозяйства: сб. науч. тр. всеросс. науч. - практ. конф. - Красноярск: КГТА, 1994. - С. 193-196.

22. Завиркин, М.А. Идентификация деревьев на основе дискриминантного анализа / М.А. Завиркин, A.A. Вайс // Студент и научно-технический прогресс: сб. науч. ст. - Красноярск: КГТА, 1994. - С. 47-49.

23. Вайс, A.A. Влияние пространственной структуры древесного ценоза на рост и состояние особей / A.A. Вайс // Химико-лесной комплекс - научное и кадровое обеспечение в XXI веке: сб. ст. междун. науч. -практ. конф,- Красноярск: СибГТУ, 2000. - С. 40-42.

24. Россинин, В.В. Сравнительный анализ текущего прироста табличных и фактических данных Среднеобских боров / В.В. Россинин, A.A. Вайс, В.И. Пчелинцев // Химико-лесной комплекс - проблемы и решения: сб. тез. студентов и молодых ученых докл. всеросс. науч. - практ. конф,- Красноярск: СибГТУ, 2001.-С. 161-162.

25. Буряк, Л.В. Влияние силы низового пожара и пространственной структуры древостоя на состояние деревьев в насаждении / Л.В. Буряк, A.A. Вайс, В.В. Россинин // Химико-лесной комплекс -проблемы и решения: сб. ст. всеросс. науч. - практ. конф,- Красноярск: СибГТУ, 2001. - С. 39-42.

26. Вайс, A.A. Влияние размещения деревьев на их прирост по высоте, диаметру и объему /

A.A. Вайс // Химн«>-лссной комплекс - проблемы и решения: сб. ст. всеросс. науч. - практ. конф-Крясноярс»: СибГТУ, 2001. - С. 170-173.

27. Савенкова, Т.В. Текущий прирост и конкурентные взаимоотношения в сосновом древостое /Т.В. Савенкова, A.A. Вайс, В.В. Гончарук // Непр. экол. образ, и экол. пробл. Красноярского края: мат. 6-ой. регион, конф. - Красноярск: СибГТУ, 2001. - С. 86-89.

28. Вайс, A.A. Влияние размещения деревьев на основные обьемообразующие показатели в Среднеобских борах / A.A. Вайс // Проблемы экологии и развития городов: сб. ст. всеросс. науч. - практ. конф,- Красноярск: СибГТУ, 2001. - С. 95-98.

29. Вайс, A.A. Роль корреляционных связей при оценке экологии местопроизрастания древесных пород / A.A. Вайс // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. тр. междун. науч. - техн. конф,- Брянск: БГИТА, 2002. - С. 24-26.

30. Вайс, A.A. Горизонтальная структура средневозрастных и приспевающих сосняков НижнеЕнисейского лесхоза / A.A. Вайс, В.И. Пчелинцев //Лесной комплекс: состояние и перспективы развития: сб. науч. тр. междун. науч. - техн. конф.- Брянск: БГИТА, 2002. - С. 10-12.

31. Вайс, A.A. Структурная организация и взаимосвязи внутри ценоза / A.A. Вайс, A.C. Смольянов, П.И. Мачернис // Химико-лесной комплекс - проблемы и решения: сб. ст. всеросс. науч. - практ. конф-Красноярск: СибГТУ, 2002. - С. 18-21.

32. Вайс, A.A. Сомкнутость крон и полога кедровых насаждений / A.A. Вайс И Химико-лесной комплекс - проблемы и решения: сб. ст. всеросс. науч. - практ. конф,- Красноярск: СибГТУ, 2002. - С. 2125.

33. Вайс, A.A. Горизонтальная структура перестойных сосняков бассейна р. Сым / A.A. Вайс,

B.И. Пчелинцев. О С. Артемьев // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. тр. междун. науч. - техн. конф,— Брянск: БГИТА, 2002. - С. 29-31.

34. Вайс, A.A. Внутривидовая конкуренция в кедровых ценозах / A.A. Вайс, Е.А. Васильев, В.М. Гузий, Д.В. Хомченко // Студент и научно-технический прогресс: Биология / НГУ: сб. тр. междун. науч. студ. конф - Новосибирск: НГУ, 2003. - С. 100-101.

35. Вайс, A.A. Взаимосвязь пространственной структуры и прироста деревьев по диаметру в кедровых насаждениях / A.A. Вайс, Д.А. Симанович // Химико-лесной комплекс - проблемы и решения: сб. ст. всеросс. науч. - практ. конф. студ. и молодых ученых - Красноярск: СибГТУ, 2003. -С. 140-141.

36. Вайс, A.A. Моделирование текущего прироста соснового древостоя / A.A. Вайс, В.В. Россинин // Химико-лесной комплекс - проблемы и решения: сб. ст. всеросс. науч. - практ. конф. студ. и молодых ученых -Красноярск: СибГТУ, 2003. - С. 141-142.

37. Вайс, A.A. Взаимосвязь размещения деревьев с морфологическими признаками / A.A. Вайс, А.И. Данилин // Химико-лесной комплекс - проблемы и решения: сб. ст. всеросс. науч. - практ. конф. студ. и молодых ученых - Красноярск: СибГТУ, 2003. - С. 142-144.

38. Вайс, A.A. Динамика таксационных показателей сосняков Среднеобских боров / A.A. Вайс, A.B. Миронов // Химико-лесной комплекс - проблемы и решения: сб. ст. всеросс. науч. - практ. конф. студ. и молодых ученых - Красноярск: СибГТУ, 2003. - С. 144-145.

39. Вайс, A.A. О различии возраста и числа годичных колец подроста древесных растений /

A.A. Вайс, A.B. Миронов // Химико-лесной комплекс - проблемы и решения: сб. ст. всеросс. науч. - практ. конф. студ. и молодых ученых - Красноярск: СибГТУ, 2003. - С. 175-176.

40. Вайс, A.A. Таблица хода роста пихтачей смешанных разнотравного типа леса / A.A. Вайс // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения: сб. ст. всеросс. науч. - практ. конф.- Красноярск: СибГТУ, 2003. - С. 73-78.

41. Вайс, A.A. Динамика морфологических признаков соснового древостоя / A.A. Вайс,

B.И. Пчелинцев // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. тр. междун. науч. - техн. конф - Брянск: БГИТА, 2004.-С. 16-17.

42. Вайс, A.A. Горизонтальная структура модальных сосняков в условиях заповедника «Столбы» / A.A. Вайс, В.И. Пчелинцев, Я.Б. Хакимова // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. тр. междун. науч. - техн. конф,- Брянск: БГИТА, 2004. - С. 17-19.

43. Вайс, A.A. Динамика характеристики «лучших» деревьев с учетом их горизонтальной структуры / A.A. Вайс // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. тр. междун. науч. - техн. конф - Брянск: БГИТА,

2004.-С. 6-9.

44. Вайс, A.A. Мнкроценотический подход к таксации растущей древесной особи / A.A. Вайс // Структурно-функциональная организация и динамика лесов: сб. ст. мат. всеросс. коиф- Красноярск: ИЛиД СО РАН, 2004. - С. 410-412.

45. Вайс, A.A. Модели для характеристики растущих особей в сосновых ценозах / A.A. Вайс, Е.А. Васильев, В.М. Гузий, Д.В. Хомченко // Студент и научно-технический прогресс: Биология / НГУ: сб. тр. междун. науч. студ. конф.- Новосибирск: НГУ, 2004. - С. 34-36.

46. Вайс, A.A. Горизонтальная структура высокополнотных сосняков заповедника «Столбы» / A.A. Вайс, ЕС. Гламазда // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения: сб. ст. всеросс. науч. -практ. конф.- Красноярск: СибГТУ, 2004. - С. 70-74.

47. Вайс, A.A. Горизонтальная структура модальных сосновых насаждений пригородной зоны города Красноярска / A.A. Вайс // Многолетние наблюдения в ООПТ. История, современное состояние, перспективы: мат. всеросс. науч.- практ. конф. - Красноярск: СибГТУ, 2005. - С. 194-200.

48. Вайс, A.A. Моделирование толщины деревьев на основе сомкнутости полога биогрупп и морфологических признаков / A.A. Вайс //Лесной комплекс: состояние и перспективы развития: сб. науч. тр. междун. науч. - техн. конф,- Брянск: БГИТА, 2005. - С. 66-69.

49. Вайс, A.A. Динамика размеров крон соснового насаждения / A.A. Вайс // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения: сб. ст. всеросс. науч. - практ. конф - Красноярск: СибГТУ, 2005. - С. 3335.

50. Вайс, A.A. Возрастная структура сосняков биостанции Караульная / A.A. Вайс // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения: сб. ст. всеросс. науч. - практ. конф - Красноярск : СибГТУ,

2005.-С. 107-110.

51. Вайс, A.A. Структурная организация древостоев / A.A. Вайс // Лесные экосистемы СевероВосточной Азии и их динамика: мат. междун. конф. - Владивосток: Дальнаук, 2006. - С. 35-37.

52. Вайс, A.A. Математическое обоснование использования статистических показателей для оценки «социальных» групп ценозов / A.A. Вайс // Современные проблемы устойчивого управления лесами, инвентаризации и мониторинга лесов: мат. междун. науч.-техн. конф. - Санкт-Петербург: Севзаплеспроект,

2006.-С. 76-81.

53. Вайс, A.A. Влияние конкуренции на размеры деревьев в условиях Средней Сибири / A.A. Вайс И Актуальные проблемы лесного комплекса. - Сб. науч. тр. междунар. науч. - технич. конф. Вып. 19. -Брянск: БГИТА, 2007. - С. 21-24.

54. Вайс, A.A. Поиск экстремумов некоторых функций для оптимизации густоты стояния деревьев / A.A. Вайс // Лесной и химический комшиексы - проблемы и решения: мат. Всесоюз. науч. - практ. конф . 9-10 ноября 2006 г. - Красноярск: СибГТУ. - 2006. - С. 18-21.

55. Вайс, A.A. Площадь роста деревьев / A.A. Вайс // Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири: Мат. V - ой междун. Ингернет-конф. - Томск: ТПУ. - 2011. - С. 4-8.

56. Вайс, A.A. Уровень конкуренции между деревьями / A.A. Вайс // Леса России в XXI веке: Мат VI междун. науч.- техн. интернет - конф. - Санкт-Петербург, 2011. - С. 62-66.

57. Вайс, A.A. «Зона влияния» растущих деревьев в светлохвойных и темнохвойных ценозах Сибири // Развитие геоботаники: история и современность: Мат. Всеросс. конф. 31 янв.-2 февр. 2011 г. -Санкт-Петербург, 2011. - С. 30-31.

Научные статьи

58. Вайс, A.A. Динамика отпада в Среднеобских борах / A.A. Вайс, С.Г. Подвербных // Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. - Красноярск: СТИ, 1992. - С. 60-67.

59. Вайс, A.A. Классификация деревьев по морфологическим показателям / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. - Красноярск: СТИ, 1993. - С. 73-79.

60. Вайс, A.A. Влияние площади роста деревьев на их морфолого-таксационные показатели. -Автореферат дис. ...канд. с-х. наук: 06.03.02 / Вайс Андрей Андреевич. - Красноярск, 1995. - 19 С.

61. Вайс, A.A. Классификация деревьев на живые и мертвые по морфос1руктурным параметрам дерева / A.A. Вайс, В.В. Кузьмичев // Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. - Красноярск: КГТА, 1994.-С. 70-75.

62. Вайс, A.A. Зона отпада как результат конкуренции между деревьями / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. - Красноярск: КГТА, 1994. - С. 79-85.

63. Вайс, A.A. Динамика пространственной структуры сосняков / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. - Красноярск: КГТА, 1995. - С. 24-29.

64. Вайс, A.A. Роль морфологических параметров дерева в определении площади роста / A.A. Вайс //Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. - Красноярск: КГТА, 1996. - С. 41-44.

65. Вайс, A.A. Взаимосвязь площади роста с морфологическими признаками дерева / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. - Красноярск: СибГТУ, 1998. - С. 89-93.

66. Вайс, A.A. Многоугольная выборка в чистых древостоях / A.A. Вайс II Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. - Красноярск: СибГТУ, 1998. - С. 118-125.

67. Вайс, A.A. Многоугольная выборка в чистых древостоях / A.A. Вайс // Науковий вкник Нашонального аграрного ушверситету - Киев: НАУ, 1999. - с. 374-377.

68. Смольянова, Л.П. Определение объема отдельного дерева с учетом индекса конкуренции / Л.П. Смольянова, A.C. Смольянов, A.A. Вайс И Вестник СибГТУ. - Красноярск: СибГТУ. - 1999. - №2. - С. 89-93.

69. Вайс, A.A. Динамика и взаимосвязь размеров кроны с диаметром на высоте груди / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. - Красноярск: СибГТУ, 1999. - С. 51-55.

70. Вайс, A.A. Метод определения элементарного объемного прироста отдельного дерева и текущего запаса древостоя ! A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. -Красноярск: СибГТУ, 1999. - С. 55-59.

71. Вайс, A.A. Перегруппировка стволов по диаметру в Среднеобских борах / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. - Красноярск: СибГТУ, 2000. - С. 39-44.

72. Вайс, A.A. Возрастная и пространственная структура кедровых насаждений Абазинского лесхоза / A.A. Вайс, Г.К. Субочев И Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. - Красноярск: СибГТУ, 2001.-С. 14-16.

73. Вайс, A.A. Пространственная структура и строение сосновых насаждений бассейна р. Сым / A.A. Вайс, A.C. Смольянов // Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. - Красноярск: СибГТУ, 2001 .-С. 16-17.

74. Вайс, A.A. Динамика горизонтальной сомкнутости полога и крон на уровне насаждения и биогруппы / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. - Красноярск: СибГТУ, 2001.-С. 62-65.

75. Вайс, A.A. Биогруппа - естественная структурная единица организации древостоя / A.A. Вайс // Вестник СибГТУ. - Красноярск: СибГТУ. - 2002. - №1. - С. 31-35.

76. Вайс, A.A. Объемные таблицы для Среднеобских боров, созданные на основе конкурентных взаимоотношений деревьев / A.A. Вайс // Вестник СибГТУ. - Красноярск: СибГТУ. - 2002. - № 1,-С. 35-38.

77. Вайс, A.A. Динамика таксационных показателей сосняков пргородной зоны части г.Красноярска / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. - Красноярск: СибГТУ, 2002. - С, 54-58.

78. Вайс, A.A. Эколого-таксационное обоснование рубок ухода / A.A. Вайс // Вестник СибГТУ. -Красноярск: СибГТУ. - 2003. - № 1. - С. 29-32.

79. Вайс, A.A. Зона влияния дерева в естественных насаждениях Среднеобских боров / A.A. Вайс // Вестник СибГТУ. - Красноярск: СибГТУ. - 2003. - № 1. - С. 32-36.

80. Вайс, A.A. Составление таблицы определения продуктивности особей в ценопопуляциях сосны сибирской (Pinus sibirica) / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. -Красноярск: СибГТУ, 2003. - С. 43-46.

81. Вайс, A.A. Формирование горизонтальной структуры сосняков бассейна р. Сым / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. - Красноярск: СибГТУ, 2003. - С. 46-49.

82. Вайс, A.A. Прогноз распределения средних расстояний на уровне растущего дерева в сосновом древостое / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. - Красноярск: СибГТУ,

2004.-С. 37-41.

83. Вайс, A.A. Динамика строения соснового насаждения / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. - Красноярск: СибГТУ, 2004. - С. 45-49.

84. Вайс, A.A. Горизонтальная структура пихтовых насаждений / A.A. Вайс // Вестник СибГТУ. -

2005.-№ 1.-С. 27-30.

85. Вайс, A.A. Динамика горизонтальной структуры соснового насаждения / A.A. Вайс // Вестник СибГТУ. - 2005. - X» 1. - С. 24-27.

86. Вайс, A.A. Современные вопросы микроструктурного подхода к изучению горизонтальной структуры насаждений (Аналитический обзор) / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. - Красноярск: СибГТУ, 2005,- №2. - С. 10-13.

87. Вайс, A.A. Оптимизация горизонтальной структуры смешанных разновозрастных пихтовых древостоев / A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. - Красноярск: СибГТУ, 2005.-№2.-С. 17-21.

88. Вайс, A.A. Структурная организация древостоя. 4.1. Таксационно-фитоценологический обзор/ A.A. Вайс // Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. - Красноярск: СибГТУ. - 2006. - №1 (36).-С. 15-22.

89. Вайс, A.A. Структурная организация древостоя. 4.2. Структурные элементы древостоя / A.A. Вайс II Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. - Красноярск: СибГТУ. - 2006. - № 1 (36). - С. 22-24.

90. Вайс, A.A. Классификация деревьев и горизонтальная структура ценозов / A.A. Вайс // Научный журнал КубГАУ [Элеюронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2007. - № 31 (7). - Шифр Информрегистра: 0420700012/0137. - Режим доступа: http: // ej.kubagro.ru / 2007 / 31 /14 / р. 14. asp.

91. Вайс, A.A. Строение биогрупп светлохвойных и темнохвойных насаждений таежной зоны / A.A. Вайс // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2007. - № 31 (7). -Шифр Информрегистра: 0420700012/0136. - Режим доступа: http: // ej.kubagro.ru / 2007 / 07 /15 / р. 15. asp.

92. Вайс, A.A. Методические основы микроструктурного анализа древостоев при сборе данных /

A.A. Вайс // Научный журнал КубГАУ [Элеюронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2007. - № 33 (9). -Шифр Информрегистра: 0420700012/0167. - Режим доступа: http: // ej .kubagro.ru / 2007 / 09 .

93. Вайс, A.A. Возрастная структура древостоев таежной зоны Западной Сибири / A.A. Вайс // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2007. - № 33 (9). - Шифр Информрегистра: 0420700012/0168. - Режим доступа: http: // ej.kubagro.ru / 2007 / 09 .

94. Вайс, A.A. Возрастная и пространственная структура разновозрастных насаждений / A.A. Вайс,

B.И. Пчелинцев // Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. - Красноярск: СибГТУ, 2007.-№2 (38).-С. 24-28.

95. Вайс, A.A. Влияние горизонтальной структуры древесного полога и пирогенного фактора на компоненты сосновых фитоценозов предгорий Восточных Саян/ A.A. Вайс, Л.В. Буряк, А.Г. Лузганов // Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. - Красноярск: СибГТУ, 2007.- № 2 (38). - С. 3036.

96. Вайс, A.A. Микроструктурный анализ древостоев и модельные леса / A.A. Вайс // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2007. - № 34 (10). - Шифр Информрегистра: 0420700012/0187. - Режим доступа: http: // ej.kubagro.ru/2007 /10.

97. Вайс, A.A. Горизонтальная структура древостоев Средней Сибири / A.A. Вайс // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2009. - № 45 (01). - Шифр Информрегистра: №0420900012/0011.-Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2009/01 /11.

98. Вайс, A.A. Связь текущего прироста деревьев с морфологическими и социальными показателями на примере древостоев Восточной Сибири / A.A. Вайс // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2009. - № 47 (03). - Шифр Информрегистра: № 0420900012/0034. - Режим доступа: http: //ej.kubagro.ru / 2009 / 03.

99. Вайс, A.A. Динамика роста и устойчивость деревьев сосновых ценозов / A.A. Вайс, A.C. Смольянов // Лесное хозяйство. - 2009. -№3.-С. 32-34.

100. Вайс, A.A. Использование морфолого-пространственных связей для дешифрирования размеров деревьев по толщине / A.A. Вайс // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2010. - № 56 (02). - Шифр Информрегистра: № 0421000012/0029. - Режим доступа: http: //ej.kubagro.ru / 2010/02.

101. Вайс, A.A. Структура естественных и искусственных биогрупп по числу древесных растений / A.A. Вайс. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http: //www.binran / geobot 2011 / index.htm. Дата доступа: 22.04.2011.

Учебные пособия

102. Таксация лесов Сибири: справочное пособие / Г.К. Субочев [и др.]. - Красноярск: КГТА, 1994.

-100 с.

103. Методика таксации отдельного дерева: учебное пособие к дипломному проектированию для студентов 260400 всех форм обучения / A.A. Вайс [и др.]. - Красноярск: СибГТУ, 1999. - 52 С.

104. Мониторинг лесных экосистем: учебное пособие по мониторингу за лесными объектами, предназначенное для руководителей и членов школьных лесничеств / A.A. Вайс [и др.]. - Красноярск: СибГТУ, 2001.-48 С.

105. Павлов, Н.В. Математические методы в лесном хозяйстве: учебное пособие по самостоятельному изучению дисциплины студентами направления 656200 всех форм обучения / Н.В. Павлов, A.C. Смольянов, A.A. Вайс. - Красноярск: СибГТУ, 2005. - 191 С.

Сдано в производство 05.03.2014. Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 2,0. Изд. №3/1. Заказ Кг 2012. Тираж 150 экз.

Редакционно-издательский центр СибГТУ 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Вайс, Андрей Андреевич, Красноярск

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

На правах рукописи

О 5 £ 014 5 21Ь 5

Вайс Андрей Андреевич

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ДРЕВОСТОЕВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИХ УСТОЙЧИВОСТИ И

ПРОДУКТИВНОСТИ (НА ПРИМЕРЕ НАСАЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ И ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ)

06.03.02 - Лесоведение, лесоводство,

лесоустройство и лесная таксация

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Красноярск - 2014

Оглавление

Введение.............................................................................5

1 Актуальность проблемы ...................................................... 13

1.1 История вопроса..........................................................13

1.2 Современное состояние проблемы..................................24

1.3 Микроэкосистемный анализ структуры насаждений ...........26

1.4 Пространственная организация насаждений и методы её определения...............................................................28

1.5 Конкурентные взаимоотношения в древостоях..................30

1.6 Горизонтальная структура полога древостоев....................35

1.7 Мозаичность насаждений...............................................36

2 Методы исследования структурной организации

древостоев...............................................................38

2.1 Лесорастительное районирование..................................38

2.2 Структурная организация древостоя...............................40

2.3 Пробные площади......................................................43

2.4 Круговые площадки...................................................44

2.5 Картирование древостоев .............................................45

2.6 Учетные и модельные деревья.......................................46

2.7 Объем выполненных работ...........................................48

3 Природные условия района исследования. Таксационные

и пространственные характеристики древостоев................63

3.1 Природные условия районов исследования.......................63

3.2 Таксационная характеристика древостоев

пробных площадей......................................................83

3.3 Возрастная структура древостоев...................................92

3.4 Ход роста древостоев.................................................96

3.5 Горизонтальная структура древостоев............................102

3.6 Строение древостоев..................................................113

4 Строение биогрупп и социальных групп. Горизонтальная

структура растущего дерева.........................................122

4.1 Строение биогрупп и социальных групп ........................122

4.2 Горизонтальная структура растущего дерева....................134

4.3 Системная связь морфологических показателей деревьев и характеристик социальных групп..................................176

4.4 Моделирование горизонтального строения соснового древостоя................................................................185

5 Структурные особенности древостоев с учетом

социальных условий...................................................189

5.1 Возрастная и горизонтальная структура древостоев............ 189

5.2 Оптимизация горизонтальной структуры насаждений......... 192

5.3 Классификация деревьев с учётом горизонтальной структуры.................................................................203

5.4 Отбор деревьев и рубки ухода........................................214

6 Динамика роста деревьев ........................................................224

6.1 Динамика горизонтальной структуры...............................224

6.2 Динамика отпада.........................................................228

6.3 Устойчивость и динамика морфолого-пространственных признаков...........................235

6.4 Текущий прирост и горизонтальная структура...................243

7 Таксация древостоев и растущих деревьев на уровне

социальных групп......................................................254

7.1 Таксация древостоев.....................................................254

7.2 Таксация растущих деревьев...........................................272

8 Микроструктурный анализ древостоев и устойчивое

лесопользование........................................................306

8.1 Организация устойчивого лесопользования.....................306

8.2 Рекомендации к организации хозяйства и ведению устойчивого лесопользования на арендных участках небольшой площади .................................................................318

Заключение........................................................................323

Список литературы ...............................................................329

Приложение А Таксационная характеристика древостоев

исследуемых районов........................................393

Приложение Б Ход роста насаждений........................................498

Приложение В Число деревьев «соседей» на пробных

площадях с учетом максимальной зоны влияния

и отпада..........................................................403

Приложение Г Сравнение сомкнутостей различного вида и полноты

древостоев на пробных площадях..........................405

Приложение Д Схемы пространственно-возрастных стадий

формирования и роста насаждений.......................410

Приложение Ж Вид моделей связи

морфолого-пространственных признаков...............415

Приложение 3 Справка о внедрении метода МУВ на

территории лесного фонда Читинской области.........417

Приложение Е Справка о использовании результатов исследований при проведении рубок ухода в лесах Красноярского края..........................................418

Введение

В настоящее время лесное хозяйство находится на пути реформирования, перехода к коммерческим отношениям в области лесопользования. Главной особенностью нового Лесного кодекса (2006 г.) является коммерциализация лесного хозяйства. В этом заключается, и плюс и минус данного документа. Наблюдаются отступления от эколого-лесоводственных принципов ведения лесного хозяйства, обозначенных в концепциях развития и управления лесами («Концепция устойчивого управления лесами российской Федерации», «Лесная политика РФ», «Основы государственной политики в области использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов в РФ на период до 2030 года», Государственная программа «Развитие науки и техники на 2013-2020 годы»). Безусловно, в целом, лесное хозяйство РФ развивается по пути экологизации, а принятый Лесной кодекс регламентирует промежуточную задачу повышения лесного дохода, без которой невозможно качественно реализовывать лесную политику. В указанных документах сформулирован целый ряд эколого-лесоводственных задач, решаемых при ведении лесного хозяйства: развитие и применение технологий, обеспечивающих сохранение экологических функций и их биологическое разнообразие, имитирующие их естественную динамику, а также формирование многопородных насаждений; развитие научно-методической базы исследований в области системной и структурной биологии; в области рационального природопользования создание новых технологий изучения углеводородных ресурсов.

Актуальность темы. Результаты исследований соответствуют актуальным целям, поставленных государством в области развития науки и технологий.

Проблема повышения продуктивности, биоразнообразия и поддержания устойчивости могут быть разрешены, в том числе дальнейшим развитием

представлений об объектах лесной таксации и углублением исследований о структурной организации древостоев.

Переход на уровень растущего дерева позволяет получить дополнительную информацию о лесоводственно-таксационных особенностях роста древостоев и разработать целый ряд новых технологий, прежде всего в области рубок ухода. Кроме этого, экологическое направление развития лесного хозяйства нуждается в специфичной нормативной базе, учитывающей не только динамику хода роста насаждений (таблицы хода роста) или абстрагированные размеры деревьев (объемные таблицы). Особую актуальность приобретают нормативы, где помимо количественных и качественных параметров насаждений учитываются социальные, конкурентные условия растущих деревьев.

Степень разработанности. Вопросы использования микроструктурного анализа насаждений была поднята зарубежными учеными в 60-70 годах прошлого века. Задачей исследований являлось применение «конкурентных» показателей в моделировании и оптимизации структуры древостоев.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели выполнены следующие задачи:

разработана схема и выполнена оценка структурной организации древостоя;

- составлена система классификации деревьев с учетом горизонтальной структуры древостоев;

- реализована методика оптимизации густоты насаждений;

- изучена динамика роста светлохвойных и темнохвойных насаждений на основе их горизонтальной структуры;

- получены модели для таксации растущих деревьев под влиянием социальных условий;

- составлена методика разработки объемных таблиц с учетом социального положения деревьев в древостое.

представлена система организации и ведения устойчивого лесопользования на основе полученных результатов.

- Показано, что горизонтальная структура древостоя слагается из двух составляющих: размещения растений на территории и структуры полога. В социальной группе на уровне растущего дерева характеристиками являются: зона влияния, число «соседей», площадь роста, индексы конкуренции, среднее расстояние, сомкнутость полога. Результаты исследований биогрупп или социальных групп на уровне растущего дерева идентифицируют древостой как совокупность микросвязей и взаимодействий, не нарушая парадигму «континуума».

Методология и методы исследования. Применение методологического аппарата позволило изучить структурную организацию древостоя, и установить уровни связи между элементами и показателями организации и морфолого-таксационными параметрами растущих деревьев и древостоев в статике и динамике. Решение проблемы изучения древостоев как системы имеет важное значение для теоретических положений и прикладных задач в области таксации и организации устойчивого лесопользования.

Диссертационная работа комплексно решает проблему оценки горизонтальной структуры древостоев на основе микроструктурного анализа, повышения продуктивности и устойчивости растущих деревьев и насаждений; предлагается ряд новых теоретических и прикладных методов для таксации древостоев и оптимизации горизонтальной структуры. С учетом динамики роста древостоев установлено, что рубки ухода для сохранения устойчивости насаждений должны соответствовать «природному отпаду». Разработаны модели и нормативы для таксации растущих деревьев с учетом их социальных условий. Предлагается система организации и ведения лесного хозяйства на основе микроструктурного подхода.

Положения, выносимые на защиту.

6. Организация и ведение устойчивого лесопользования на арендованных, небольших участках возможны на основе микроструктурного анализа древостоя.

В основу исследований и полученных результатов положен следующий объем экспериментального материала:

- 75 пробных площадей с картированием на них 18314 шт. деревьев;

Длительные наблюдения проводились на ряде координатных постоянных

пробных площадях (ППП):

- сосновый древостой (1968, 1972, 1977, 1984, 1991, 1997 годы);

- 2 ППП в сосновых древостоях (1995/2005 годы);

- 3 ППП в пихтовых древостоях (1991/2005 годы);

- 11 ППП в сосновых древостоях (1973/1991 годы).

Временные координатные круговые площадки - 314 шт.

Модельные деревья - 596 шт.

У растущих деревьев были измерены и определены морфолого-пространственные показатели.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы химико-лесного хозяйства» (Красноярск, 1994), Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы химико-лесного комплекса» (Красноярск, 1998,1999), Международной научно-практической конференции «Химико-лесной комплекс - научное и кадровое обеспечение в XXI веке. Проблемы и решения» (Красноярск, 2000), Региональной конференции «Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы Красноярского края» (2000, 2001, 2002), на Всероссийской конференции «Лесной и химический комплексы - проблемы и решения» (Красноярск, 2001, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007), на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии и развития городов» (Красноярск, 2001), на Международной научно-технической интернет конференции «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Брянск, 2002, 2004), на Международной научно-технической Интернет конференции «Лесной комплекс: состояние и перспективы развития» (Брянск, 2002, 2005), на Международной научно-студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс: Биология» (Новосибирск, 2003, 2004), на Всероссийской научно-практической конференции «Многолетние наблюдения в ООПТ. История, современное состояние, перспективы» (Красноярск, 2005), на Всероссийской конференции «Структурно-функциональная организация и динамика лесов» (Красноярск, 2004), на Международной конференции «Лесные экосистемы Северо-Восточной Азии и их динамика» (Владивосток, 2006), на Международной научно-технической конференции «Современные проблемы устойчивого управления лесами, инвентаризации и мониторинга лесов (Санкт-Петербург, 2006), на Международном научно-практическом интернет-семинаре «Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири» (Томск, 2007, 2010), на Международной научно-технической Интернет-конференции «Леса России в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2011), на Всероссийской конференции «Развитие геоботаники: история и современность» (Санкт-Петербург, 2010).

Объект и предмет исследования. В качестве объекта исследований были взяты древостой светлохвойных (сосновые) и темнохвойных (пихтовые, кедровые) насаждений различной возрастной структуры и строения, разнообразные по полноте, горизонтальной структуре, условиям произрастания. Сравнение таких насаждений указывает на принципиально различные условия их роста и развития.

Предметом исследования являлась структура древостоя и организация хозяйства на базе микростру

Информация о работе

Вайс, Андрей Андреевич
доктора сельскохозяйственных наук
Красноярск, 2014
ВАК 06.03.02

Диссертация

Научные основы оценки горизонтальной структуры древостоев для повышения их устойчивости и продуктивности - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы